[發明專利]一種電子三階魔方比賽系統

無效

• 申請號: 201310180879.8
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103394191A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉寄;陳蜀宇;劉皓璋;沈哲;李晨辰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: A63F9/08
• 分類號: A63F9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于魔方比賽系統技術領域，尤其涉及一種電子三階魔方比賽系統。

背景技術

現有電子魔方及系統技術的實現方案是：采用6個方向的顯示屏作為電子魔方的六個面，每個顯示屏有九個區域，通過觸摸屏感應的方式控制各個區域的表面特征發生變化，通過感應單元感應魔方的加速度感應數據、地磁場感應數據、陀螺感應數據以及觸摸屏感應數據的一種或多種，通過這些數據獲取魔方自身的運動信息或定位信息，再經由內置的發送單元通過無線傳輸方式發送到制定的魔方對端設備，最后實現電子魔方和其他游戲設備的對接，可對電子魔方進行控制操作，包括開關電源、發聲、顯示屏的顯示亮度或顯示內容變化。

魔方計時是從人手離開計時板到完成魔方還原手再次按在計時板結束，受人為的動作影響，現有的魔方計時過程中有近0.5秒的計時誤差。并且由于魔方體積小、旋轉速度快、選手雙手的遮擋等問題，觀眾無法清楚的觀看選手還原魔方的步驟，這嚴重影響了比賽的觀賞性，導致魔方難以推廣。

現有技術主要缺點分為三類：系統硬件設計受空間約束、系統軟件設計復雜度高、誤差難以控制：

1.現有硬件設計技術沒有做到在有限的魔方空間內設計復雜高精度的電路板，容易使電路內部結構在魔方轉動的時候發生掉落與接觸不良的狀況。同時，由于空間約束和芯片功耗要求更高的電源密度，現有設計容易導致散熱不良或者電壓不足的問題；

2.現有軟件設計技術缺少一個良好的還原狀態判定算法，難以快速而準確的檢測魔方是否被還原，同時還缺少優化還原算法，根據當前的魔方狀態提供最優的還原路徑；

3.由于軟件算法設計的缺陷和硬件檢測芯片本身受外部因素而引起的誤差，會導致最后魔方還原時間出現非常大的滯后。

發明內容

本發明提供了一種電子三階魔方比賽系統，旨在解決現有電子魔方及系統技術的硬件設計受空間約束、軟件設計復雜度高、誤差難以控制的問題。

本發明的目的在于提供一種電子三階魔方比賽系統，該電子三階魔方比賽系統包括：

數據采集模塊，用于采集魔方體位變化和旋轉的數據，并對獲得的魔方體位變化和旋轉的數據進行輸出；

無線通信模塊，與所述數據采集模塊相連接，用于接收所述數據采集模塊輸出的魔方體位變化和旋轉的數據，并對魔方體位變化和旋轉的數據進行無線傳輸；

數據處理模塊，用于接收所述無線通信模塊輸出的魔方體位變化和旋轉的數據，通過分析魔方體位變化和旋轉的數據判定魔方體位變化方向和角度，識別魔方旋轉面，并生成虛擬魔方的控制信號，記錄魔方的變化過程；

虛擬魔方演示模塊，與所述數據處理模塊相連接，用于接收所述數據處理模塊輸出的控制信號，實現虛擬魔方的實時同步控制、電子盲擰、計時、復原步驟重現、最短還原路線提示、統計功能。

進一步，所述數據采集模塊包括：光電傳感器、重磁力傳感器、CPLD模塊；

在三階魔方的六個面以及中心部位設置有所述光電傳感器及重磁力傳感器，所述光電傳感器及重磁力傳感器與所述CPLD模塊相連接；

所述無線通信模塊進一步包括：藍牙發射器、藍牙接收器；

所述CPLD模塊與所述藍牙發射器相連接，所述藍牙發射器與所述藍牙接收器進行無線通信；

所述數據處理模塊進一步包括：數據接收模塊、數據解析模塊；

所述藍牙接收器與所述數據接收模塊進行無線通信，所述數據接收模塊與所述數據解析模塊相連接；

所述虛擬魔方演示模塊進一步包括：

OpenGL渲染模塊，用于對虛擬魔方進行渲染；

功能支持模塊，用于對虛擬魔方進行實時同步控制、電子盲擰、計時、復原步驟重現、最短還原路線提示、統計處理。

進一步，所述OpenGL渲染模塊包括：魔方3D圖形繪制模塊、魔方單面旋轉控制模塊、魔方整體旋轉輔助模塊；

所述功能支持模塊進一步包括：計時模塊、魔方控制模塊、還原步驟重現模塊、統計模塊。

進一步，該電子三階魔方比賽系統采用3V紐扣鋰電池為光電傳感器、重磁力傳感器及CPLD模塊供電。

進一步，所述3V紐扣鋰電池、光電傳感器、重磁力傳感器及CPLD模塊通過柔性電路進行連接。

進一步，所述無線通信模塊采用藍牙芯片CC2541，藍牙芯片CC2541的管腳10、21、24、27、28、29接外置3V紐扣鋰電池供電；

藍牙芯片CC2541的管腳2、3接收輸入信號；